22
Ilaria Spiga 1 , Joe Fox 1 , Robert Benson 1 , Addison Lawrence 2 , and David McKee 1 1 Texas A&M‐Corpus Christi, Corpus Christi, USA. 2 AgriLife Research Mariculture Laboratory, Port Aransas, USA

Effect of anthropogenic noise

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Effect of anthropogenic noise

Ilaria Spiga1, Joe Fox1, Robert Benson1, Addison Lawrence2, and David McKee1 1 Texas A&M‐Corpus Christi, Corpus Christi, USA. 

2 AgriLife Research Mariculture Laboratory, Port Aransas, USA   

Page 2: Effect of anthropogenic noise

Introduc)on    Increases in human activity in the aquatic environment have substantially increased background noise in the past 50 years (Ross, 1973) 

  likely to increase further (NRC, 2003) 

  All motor‐driven boats, regardless of design, contribute to ambient underwater noise  

  frequencies and levels directly related to their size (Richardson et al., 1995) 

  In coastal waters, small vessels such as fishing and recreational boats (high speed engines) are more common  

  They add high frequency, broadband sounds to the background noise (Richardson et al., 1995) 

Page 3: Effect of anthropogenic noise

Importance of Sound   Sound propagates much farther and faster underwater than in air   Underwater sound allows marine animals to gather information and communicate at great distances and from all directions (Richardson et al., 1995) 

  Marine animals rely on sound    to acoustically sense their surroundings    communicate    locate food    and protect themselves underwater (Popper et al., 2004) 

Page 4: Effect of anthropogenic noise

Research to date 

  Depending upon the magnitude of the signal: 

  No impact on animals (Popper et al., 2007) 

  Disruption of behavior (Vabo et al., 2002) 

  Physiological damage (Popper et al., 2004; Smith et al., 2004) 

  Feeding behavior and survival (Wysocki et al., 2007; Davidson et al., 2009) 

Page 5: Effect of anthropogenic noise

Ra)onale for research   Responses are diverse and species‐related 

  More information is necessary 

  Increase in number of recreational boats in Texas since 2006 (NMMA, 2008) 

  Increase in recreational fishing activity in Texas bays and estuaries (Tseng et al., 2006) 

 Can noise affect growth and survival in red drum and spotted sea trout during their early life history? 

Page 6: Effect of anthropogenic noise

Objec)ves  

  To determine the effect of boat noise on growth, survival, and condition factor on juvenile red drum and spotted seatrout 

  To evaluate by observation, potential of fish to acclimate to anthropogenic noise 

Page 7: Effect of anthropogenic noise

Fish targeted Sciaenids: drums and croakers 

  Red drum and spotted seatrout 

  Juvenile red drum (0.35 g ± 0.01) and spotted seatrout  0.32 ± 0.01) provided by Texas Parks and Wildlife CCA/CPL Marine Development Center (Corpus Christi, TX, USA) 

Page 8: Effect of anthropogenic noise

Research site and system 

  Research conducted at Texas AgriLife Research Mariculture Laboratory, Port Aransas, Texas, USA 

  Semi‐closed recirculating aquaculture system (RAS) containing biofiltration and artificial aeration 

Page 9: Effect of anthropogenic noise

Experimental System and Design System   3 cylindrical tanks (5‐m diameter) per species 

  3 treatments: 1.  Background noise 

(control) 2.  Continuous noise 3.  Intermittent noise 

  Stocking density 600 fish/tank 

  Completely randomized design 

  Fish exposed to noise for 8 wks 

Page 10: Effect of anthropogenic noise

Acous)cs Sound treatments 

  Noise recorded from TCOON station in Corpus Christi Bay 

  Acquisition via hydrophone located near the bottom (1.5 m depth) 

  Recording made of approaching vessel passing about 20 m from the recording point (hydrophone) 

  Dual channel digital sound file structure: 1.   Right channel carried 

continuous sound 2.   Left intermittent (30 min on, 

30 min off) 50 sec long, highest amplitude 140 dB, 3 kHz. 

Page 11: Effect of anthropogenic noise

Experimental protocol   Dead fish removed daily   Fish harvested after 8 wk of noise exposure 

  50 fish per subsample   Growth determined as mean final wet weight (g) and mean final total length (cm) 

  Mean final condition factor/tank/treatment 

Page 12: Effect of anthropogenic noise

Sta)s)cal analysis   One‐way ANOVA by species of mean final wet weight (g), mean final Total length (cm), condition factor, and survival.   Level of replication: one tank per species/treatment combination 

  Tukey's HSD test 

  One‐way block ANOVA with ranks of frequency distributions for each dependent variable by treatment, within species. 

  Tukey’s HSD test 

Page 13: Effect of anthropogenic noise

Results: growth variables following 8 wk 

Red drum  Spotted seatrout 

Dependent Variables 

Background noise 

Continuous noise 

Intermittent noise 

Weight (g)  10.1±1.8  9.5±3.9  11.5±6.4 

Total length (cm)  8.4±1.6  1.0±1.6  10.4±1.4 

Mean Specific 

growth rate (%/day) 

6.1  6.1  5.9 

Condition factor  1.3±1.1  0.9±0.1  0.9±0.1 

Survival (%)  33.2  27  26.8 

Dependent Variables 

Background noise 

Continuous noise 

Intermittent noise 

Weight (g)  10.5±3.2  11.5±5.5  10.9±3.6 

Total length (cm)  11.0±1.0  11.4±2.2  11.1±1.1 

Mean Specific 

growth rate (%/day) 

6.50  6.47  6.49 

Condition factor  0.77±0.08  0.8±0.07  0.78±0.07 

Survival (%)  22  24.8  26 

Page 14: Effect of anthropogenic noise

Results: final total length and final wet weight  No significant difference  No significant difference 

Mean fin

al w

et w

eigh

t (g)  

Mean fin

al w

et w

eigh

t (g)  

Mean fin

al to

tal len

gth (cm) 

Mean fin

al to

tal len

gth (cm) 

Page 15: Effect of anthropogenic noise

Results: final wet weight distribu)ons Red drum: no significant differences  Spotted seatrout: no significant differences 

Wet

wei

ght f

requ

ency

W

et w

eigh

t fre

quen

cy

Wet

wei

ght f

requ

ency

Wet weight frequ

ency 

Wet weight frequ

ency 

Wet weight frequ

ency 

Page 16: Effect of anthropogenic noise

Results: condi)on factor   

  c.f.= weight *100/L3 

  No significant differences (α= 0.05) 

Mean fin

al con

dition

 factor 

Mean fin

al con

dition

 factor 

Page 17: Effect of anthropogenic noise

Results: condi)on factor frequency distribu)ons Red drum: no significant differences  Spotted seatrout: no significant differences 

freq

uency 

freq

uency 

freq

uency 

freq

uency 

freq

uency 

freq

uency 

range  range 

Page 18: Effect of anthropogenic noise

  Red  drum  and  spotted  seatrout  in  the  current  study acclimated to the increased sound 

  Potentially,  decrease  immune  efficiency  and  disease  in  the presence of additional environmental stressors, such as poor water quality, habitat losses, and predators.    Therefore,  noise  should  be  considered  as  anthropogenic variable co‐affecting the eco‐physiology of these 2 species. 

  Effects of noise on fish are related to hearing sensitivity 

  Red drum and spotted seatrout are considered “hearing generalist” (100 ‐ 2000 Hz)   

 Broadband, high frequency noise from recreational fishing boats in estuaries may mask vocalizations and impair communication  

Discussion: from the tank into the wild  

Page 19: Effect of anthropogenic noise

Discussion: from the tank into the wild 

  Subtle responses found in Wysocki et. al (2007) and Davidson et. al (2009):   Rainbow trout (hearing generalist) reacted to long‐term exposure to noise by slowing growth rate during the first month 

  In estuary noise from recreational fishing boats does not have a regular pattern as in the experimental study 

  Chronic noise exposure from recreational fishing boats might slow growth and, therefore, delay sexual maturation impairing reproduction of red drum and spotted seatrout while in the estuaries 

Page 20: Effect of anthropogenic noise

Future Research Topics   Use of trials to determine subtle responses during the early exposure to noise 

  Identification of the time in which adaptation to increased noise occurs 

  Multiple stressors (noise, T, pH, Ox) to determine responses that might happen into the wild  

  Otoliths to determine variation of growth   

Page 21: Effect of anthropogenic noise

Conclusions    There was no long term effect of noise exposure on red drum and spotted seatrout growth   Juvenile red drum and spotted seatrout were successful in physiological adaptation to noise‐induced stress as evidenced by levels of dependent variable shown following the 8‐wk study 

  Behavioral observations: initial response to noise (either continuous or intermittent) shown by both species as swimming in tight circles around the center of the holding tanks 

  Adaptation was quite rapid   Can adapt to pattern of noise as well (intermittent noise) 

Page 22: Effect of anthropogenic noise

Acknowledgements   AgriLife Research Mariculture Laboratory 

  Texas Parks and Wildlife 

  Harte Research Institute for Gulf of Mexico Studies 

  Drs. Joe Fox, Robert Benson, Addison Lawrence, and David McKee   

  Nico Amalfitano, Shane Merryman, Adrian Bandolon, and Leslie Adams